[發(fā)明專利]一種超浸潤金剛石微通道熱沉的制備方法及其使用方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111565206.5
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114242598A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王強;白潔;楊大祥;周祚貴;藺詩韻;鄧方行;張鑫;李玉福;楊文元
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)綠色航空技術(shù)研究院
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L23/473
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

1.一種超浸潤金剛石微通道熱沉的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

a.采用多晶金剛石片作為微通道結(jié)構(gòu)材料，利用高精密激光刻蝕對多晶金剛石片進行微通道熱沉結(jié)構(gòu)加工使其表面形成微通道溝槽，制備出多晶金剛石微通道熱沉；

b.采用無掩膜加工法對多晶金剛石微通道熱沉表面進行微納結(jié)構(gòu)構(gòu)筑，并進行氧等離子體表面處理，制備具有超浸潤性能的金剛石微通道熱沉。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超浸潤金剛石微通道熱沉的制備方法，其特征在于：步驟a中，所述多晶金剛石片為化學(xué)氣相沉積金剛石，表面粗糙度小于10nm，多晶金剛石片的長度為10-100mm，寬度為10-100mm，厚度為1-5mm，熱導(dǎo)率為1000-2000W/m·K。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超浸潤金剛石微通道熱沉的制備方法，其特征在于：步驟a中，所述多晶金剛石的微通道溝槽為：微槽寬度100-500μm，微槽側(cè)壁粗糙度≤5μm，微槽底部粗糙度≤20μm，深寬比≥2:1，側(cè)壁傾角為-10°～+10°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超浸潤金剛石微通道熱沉的制備方法，其特征在于：步驟b中，先將金剛石微通道熱沉進行高溫氧化處理，然后進行氧等離子體表面處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超浸潤金剛石微通道熱沉的制備方法，其特征在于：步驟b中，高溫氧化處理的溫度為350-550℃，處理時間為10-120分鐘。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超浸潤金剛石微通道熱沉的制備方法，其特征在于：步驟b中，采用微波等離子體刻蝕方法，氧等離子體發(fā)生器采用純度為99.99％氧氣作為氣源，通過等離子體刻蝕工藝對金剛石熱沉進行氧等離子體表面處理，其中，微波功率1000-5000W，微波頻率1-3GHz，氣壓0.1-10Pa，基底溫度300-500℃。

7.根據(jù)權(quán)利6所述的超浸潤金剛石微通道熱沉的制備方法，其特征在于：步驟b中，制備出的超浸潤金剛石微通道表面靜態(tài)水接觸角小于5°。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超浸潤金剛石微通道熱沉的使用方法，其特征在于：包括以下步驟：在應(yīng)用超浸潤金剛石微通道進行散熱時，將超浸潤金剛石微通道熱沉安裝于對流換熱實驗平臺，采用水和液態(tài)金屬組成雙流體冷卻工質(zhì)進行冷卻，其中冷卻水預(yù)先對金剛石微通道進行完全潤濕，然后使用超聲分散后的液態(tài)金屬和水混合的溶液在一定工況條件下對熱源進行冷卻。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超浸潤金剛石微通道熱沉的使用方法，其特征在于：所述液態(tài)金屬為鎵基液態(tài)合金Ga₆₈In₂₀Sn₁₂，水為室溫下的蒸餾水，對液態(tài)金屬進行超聲分散時，將水溶液的pH值調(diào)整在4-6或8-10范圍內(nèi)使溶液處于弱酸性或弱堿性。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超浸潤金剛石微通道熱沉的使用方法，其特征在于：所述液態(tài)金屬和水混合溶液的溫度為15℃-30℃，超聲分散功率1-20千瓦，頻率20-40KHz。